WO2009068598A1 - Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel - Google Patents

Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel Download PDF

Info

Publication number
WO2009068598A1
WO2009068598A1 PCT/EP2008/066305 EP2008066305W WO2009068598A1 WO 2009068598 A1 WO2009068598 A1 WO 2009068598A1 EP 2008066305 W EP2008066305 W EP 2008066305W WO 2009068598 A1 WO2009068598 A1 WO 2009068598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
particles
microfluidic channel
bridge
detection
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/066305
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ludwig BÄR
Oliver Hayden
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP08853611A priority Critical patent/EP2212673B1/en
Priority to US12/734,899 priority patent/US8641974B2/en
Publication of WO2009068598A1 publication Critical patent/WO2009068598A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects thereof, e.g. conductivity or capacity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1269—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids of molecules labeled with magnetic beads
    • G01N15/1023—

Definitions

  • the invention relates to a device for the detection of
  • Particles of a fluid in particular for the dynamic detection of the particles.
  • Immunofluorescence can be used to analyze and separate particles labeled with a FACS system (fluorescence activated cell sorting / flow cytometry), in particular also cell populations (Huh, D., et al., Physiol., Meas. 2005, 26, R73-R98).
  • FACS fluorescence activated cell sorting / flow cytometry
  • a cell population is pumped through a capillary, where individual cells are successively tested for their fluorescence properties by external optics.
  • the cells are atomized individually into droplets in a nozzle immediately after the fluorescence detection and the droplets are charged electrically with labeled cells. By distracting the charged droplets in an electric field, the labeled cells can form a large
  • FACS devices work with multiple markers and at speeds of ⁇ 10 5 cells / min. This method is the industry standard.
  • the disadvantage of FACS is the high cost of ownership and maintenance, as well as the complexity of the system, which requires trained operators to operate.
  • Dipole and quadrupole systems are analogous to FACS agile and expensive instruments that, due to their size, have only small recovery rates of labeled cells.
  • SQUIDs must be cooled to below 100 K to be functional.
  • cooling requires a complex structure of the detector, which counteracts the high sensitivity of SQUIDs.
  • MACS Magnetic Acti- vated Cell Sorting
  • paramagnetic nanoparticles coated with monoclonal antibodies are mixed with a cell suspension.
  • the antibodies bind to the specific antigen on the cell surface.
  • the cell suspension traverses a strong magnetic field in a column, the cell-nanoparticle complexes remain in the column, while the free cells pass instantaneously (negative selection). If the column is removed from the magnetic field, the cell-nanoparticle complexes can be recovered (positive selection). Cells adhered to beads are viable and the bead-antibody complex can be removed from the cell surface.
  • MACS Magnetic Acti- vated Cell Sorting
  • a solution to the problem and object of the invention is therefore a device for dynamic detection and selection magnetic characterized in that the microfluidic channel in the bridge circuit is arranged so that the magnetically marked particles flowing through the microfluidic channel measurably affect the balance of the bridge circuit.
  • the invention further relates to a method for the dynamic detection and selection of magnetically marked particles, particles which are magnetically characterized by a microfluidic channel and influence at least one magnetoresistive resistance of the Wheatstone bridge circuit arranged around the microfluidic channel by the magnetic stray field generated by them. that a measurable deflection of the bridge results.
  • At least two types of magnetically marked particles are used, on the one hand permanently magnetized particles whose dipole moment remains even after elimination of an external magnetic field necessary for magnetization and on the other hand temporarily magnetically marked particles, for example so-called superparamagnetic particles, in particular also nanoparticles. These are replaced by an external magnetic field which is switched in front of the device
  • the difference in the cooldown makes it possible to perform the dynamic detection and selection described here.
  • the latter magnetically marked particles are particularly preferably used in the dynamic detection and selection described here.
  • ferromagnetic particles are not preferred, there is a risk that they lump and interfere with the sensor in this approach or block the microfluidic channel.
  • Stray field means that the field generated by the magnetically tagged particles has been induced by an external field.
  • Superparamagnetic particles are generated by being magnetically polarized in the external field. When the external field is gone, no dipole remains with a certain cooldown.
  • the dynamic measurement is carried out by means of a microfluidic channel.
  • the microfluidic channel is adapted to the size of the particles studied, in particular the cells, in order to enable a single detection with a high recovery rate.
  • the microfluidic channel is molded with micromechanical means, for example by etching a silicon wafer.
  • the adaptation of the microfluidic channel preferably takes place in such a way that each particle or each cell flows individually through the microfluidic channel, ie not several particles have space in the channel next to one another.
  • the microfluidic channel can also be produced by means of a molding technique, so that it is produced, for example, by casting a silicone over a silicon stamp.
  • the microfluidic channel is preferably made of transparent material.
  • a further optical, electrical, magnetic and / or other detection method can be used to analyze the fluid in the microchannel.
  • the detection options are:
  • Optical By microscopy, absorption or fluorescence measurement all cells are detected in a microfluidic channel and calculated the proportion of labeled cells by comparison measurement with a magnetoresistive device. b) Electric:
  • Each cell which flows through the microfluidic channel, which is adapted to the cell dimension, displaces the aqueous solution in the area of the magnetoresistive sensor due to the cell volume and thus less unbound magnetic nanoparticles are present. This temporary depletion of nanoparticles results in reduced measurement signal and allows the detection of unlabeled Zel ⁇ len. In the case of a selected cell, a large measurement signal will be detected because the magnetic nano particles are attached ⁇ ⁇ accumulates at the cell surface or inside the cell.
  • Magnetorelaxometry The decay behavior of the magnetic moment of nanoparticles is determined by the size of the particle itself and by its binding to other particles or substrates. By determining the different relaxation times by time-resolved measurements with the magnetoresistive sensor valuable additional information can be obtained. For example, bound from unbound cells can be distinguished. It is conceivable to equip different cell types or cells with different antigen and bonds to connect each of nanoparticles having different sizes ⁇ sorting. It is also possible to differentiate cells of different size as ligands on the same type of magnetic nanoparticles. The proposed solution is based on the use of magnetoresistive devices integrated into microfluidic channels.
  • the cell detection is - unlike in all immunomagnetic approaches so far - dynamically during the flow of cells through a microfluidic channel.
  • the schematic structure is shown in the figures.
  • a Wheatstone bridge arrangement of typically four magneto-resistive resistors is arranged so that two resistors are routed beneath a microfluidic channel and two resistors remain outside the microfluidic region to maximize detuning of the bridge by magnetically-labeled cells.
  • the arrangement of the 4 elements is variable and depending on the arrangement, the signal sensitivity or the spatial resolution of the device and the method can be optimized.
  • magnetoresistive elements it is not mandatory that 4 magnetoresistive elements be realized in the bridge circuit.
  • two magnetoresistive elements can be combined with two conventional resistances in the bridge. Or any other combination, as long as at least one magnetoresistive element is present in the bridge circuit.
  • the magnetoresistive elements can both be conventional magnetoresistive elements, as described for example in DE 102 02 287, but they can also be organic magnetoresistive elements, as known, for example, from DE 10 2006 019 482.
  • Magnetoresistive measurements make it possible to analyze and separate particles, for example heterogeneous cell populations based on cellular characteristics.
  • immunomagnetic markers nanoparticles bound to a receptor or ligand
  • the labeled cells are magnetized in an external magnetic field and thereby generate an additional stray magnetic field, which can be detected by a magnetoresistive device.
  • magnetorelaxometry temporary decay behavior of the stray field
  • unbound and different bound magnetic nanoparticles can be distinguished from each other. Further fluorescent labels or the like are not necessary for the separation or analysis of the cell population.
  • the labeled cells are detected by a magnetoresistive device, whereas the unlabelled cells can be detected optically, electrically or magnetoresistively.
  • the device and the method according to the invention have the potential to replace the fluorescence measurement in conventional FACS analysis.
  • the cells are introduced into a small capillary. Fluorescence detection is discrete on individual cells. The individual cells are atomized in small droplets and electrically charged depending on a fluorescence detection. The charged droplets are deflected in a collector and collected in a vessel11
  • the GMR sensor is used in front of the atomizer. Measurements up to the MHz range can be made with this setup.
  • the advantage of this structure lies in the massive miniaturization and parallelization option. In addition to the separation with the aid of a nebulizer, an analysis of the cell population can also be carried out.
  • This readout method also allows the use of electronic lock-in filtering for the processing of the useful signal. As a result, the sensitivity of the event detection can be significantly increased.
  • the magnetoresistive sensor is advantageously realized by the arrangement of at least one magnetoresistive element in the form of a Wheatstone measuring bridge.
  • the elements of the bridge are at a geometric distance of at least the particle size.
  • the bridge then has an effective extension of four particle diameters. Detecting closely spaced particles becomes a problem.
  • the geometry of the bridge circuit can be modified so that in each case two diagonal elements of the Wheatstone geometry are inside and the other two diagonal elements outside the microfluid - Dikzelle come to rest. This doubles the location resolution for particle detection.
  • three bridge elements are placed outside the detection area. This halves the signal sensitivity of the sensor. In contrast, the location resolution quadruples.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows the magnetic relaxation of magnetic nanoparticles
  • Figures 3 and 4 show an example of a high-frequency
  • Figure 5 a diagram of the sensor sensitivity or sensitivity.
  • FIG. 1 shows an exemplary structure for a geometric arrangement of the bridge, in which two bridge elements, for example, two magnetoresistive resistors Rl and R3 outside the microfluidic channel 1 and 2 bridge elements, in turn either electrical or magnetoresistive resistors R2 and R4 below the microfluidic channel within the so-called detection area of the microfluidic channel are arranged. At least one resistor is a magnetoresistive resistor. In the fluidic channel 1, individual cells 2 can be seen. The arrows indicate the direction in which the fluid flows.
  • FIG. 2 shows a modified arrangement of the Wheatstone bridge. To recognize is again the fluidic channel 1 and again 4 resistors, Rl to R4, which are arranged in a Wheatstone bridge circuit see.
  • FIG. 3 shows by way of example how the magnetic relaxation of magnetic nanoparticles is measured. This figure shows a section from the publication by F. Ludwig, E. Heim, S. Mauselein, D. Eberbeck and M. Schilling: "Magnetorelaxometry of magnetic nanoparticles with fluxgate magnetometers for the analysis of biological targets" J Magnet Magn. Mat. 2005; 293 (1): 690-695
  • FIG. 4 shows a diagram of the signal amplitude
  • FIG. 5 shows a diagram of the sensor sensitivity or sensitivity.
  • Fluorophores can be metabolized or bleached during long-term studies. Magnetic nanoparticles are bio / chemically resistant and optically indifferent. Thus, for example, the reaction kinetics can be continuously monitored in a miniaturized system.
  • the device and the method according to the invention are suitable, inter alia, for long-term studies.
  • the chemically stable nanoparticles can be put to a cell experiment over long periods of time.
  • the expression of surface proteins can thus be studied continuously. Further applications can be cell adhesion tests, toxicity tests and more.
  • the invention for the first time shows a dynamic and easily miniaturizable method for detecting and selecting magnetized particles, in particular cells.

Abstract

The invention relates to a device for detecting particles of a fluid, particularly for dynamically detecting the particles. According to the invention, for the first time a dynamic method is disclosed that can be miniaturized well for detecting and selecting magnetized particles, particularly cells.

Description

Beschreibungdescription
VORRICHTUNG ZUR MAGNETISCHEN DETEKTION VON EINZELPARZELPARTIKELN IN EINEM MIKROFLUIDISCHEN KANALDEVICE FOR MAGNETIC DETECTION OF SINGLE PARTS PARTICLES IN A MICROFLUIDIC CHANNEL
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion vonThe invention relates to a device for the detection of
Partikeln eines Fluids, insbesondere zur dynamischen Detektion der Partikel.Particles of a fluid, in particular for the dynamic detection of the particles.
Mittels Immunofluoreszenz können mit einem FACS System (FACS: Fluorescence Activated Cell Sorting/Durchflusszytometrie) markierte Partikel, insbesondere auch Zellpopulationen analysiert und aufgetrennt werden (D. Huh et al . , Physiol. Meas . 2005, 26, R73-R98) . Dafür wird eine Zellpopulation durch eine Kapillare durchgepumpt, wo einzelne Zellen aufeinanderfolgend durch eine externe Optik auf ihre Fluoreszenzeigenschaften geprüft werden. Die Zellen werden unmittelbar nach der Fluo- reszenzdetektion einzeln in Tröpfchen in einer Düse zerstäubt und die Tröpfchen mit markierten Zellen elektrische geladen. Durch eine Ablenkung der geladenen Tröpfchen in einem elekt- rischen Feld können die markierten Zellen aus einer großenImmunofluorescence can be used to analyze and separate particles labeled with a FACS system (fluorescence activated cell sorting / flow cytometry), in particular also cell populations (Huh, D., et al., Physiol., Meas. 2005, 26, R73-R98). For this, a cell population is pumped through a capillary, where individual cells are successively tested for their fluorescence properties by external optics. The cells are atomized individually into droplets in a nozzle immediately after the fluorescence detection and the droplets are charged electrically with labeled cells. By distracting the charged droplets in an electric field, the labeled cells can form a large
Zellpopulation abgetrennt werden. FACS Geräte arbeiten hierbei mit mehrfachen Markern und mit Geschwindigkeiten von ~105 Zellen/min. Diese Methode stellt den Industriestandard dar. Der Nachteil von FACS liegt in den hohen Anschaffungs- und Wartungskosten, sowie in der Komplexität des Systems, die geschultes Personal in der Bedienung erfordert.Cell population are separated. FACS devices work with multiple markers and at speeds of ~ 10 5 cells / min. This method is the industry standard. The disadvantage of FACS is the high cost of ownership and maintenance, as well as the complexity of the system, which requires trained operators to operate.
Neben der FACS Auftrennung werden in der Literatur Systeme beschrieben die auf immunomagnetischen Prinzipien beruhen, wobei hier vorwiegend die Detektion markierter Zellen und weniger die Separation im Vordergrund stehen. Zum Einsatz kommen makroskopische Dipole und Quadrupol-Separatoren, sowie SQUIDS1 (Superconducting Quantum Interference Device) . Der Nachteil dieser magnetischen Ansätze sind die fehlende Prak- tikabilität (keine Miniaturisierung möglich) und die hohenIn addition to the FACS separation, the literature describes systems based on immunomagnetic principles, whereby the focus is primarily on the detection of labeled cells and less on the separation. Macroscopic dipoles and quadrupole separators are used, as well as SQUIDS 1 (Superconducting Quantum Interference Device). The disadvantage of these magnetic approaches is the lack of practicability (no miniaturization possible) and the high levels of
Kosten. Dipol- und Quadrupolsysteme sind analog zu FACS auf- wendige und teure Instrumente, die aufgrund Ihrer Größe nur kleine Wiederfindungsraten von markierten Zellen aufweisen. SQUIDs müssen auf unter 100 K gekühlt werden, um funktionstüchtig zu sein. Zudem ist durch die Kühlung ein komplexer Aufbau des Detektors notwendig, der die hohe Sensitivität von SQUIDs konterkariert.Costs. Dipole and quadrupole systems are analogous to FACS agile and expensive instruments that, due to their size, have only small recovery rates of labeled cells. SQUIDs must be cooled to below 100 K to be functional. In addition, cooling requires a complex structure of the detector, which counteracts the high sensitivity of SQUIDs.
In modernen Zellseparationsystemen wird MACS (Magnetic Acti- vated Cell Sorting) verwendet. Hier werden paramagnetische Nanopartikel, die mit monoklonalen Antikörpern beschichtet sind, mit einer Zellsuspension vermischt. Die Antikörper binden an das spezifische Antigen auf der Zelloberfläche. Durchläuft die Zellsuspension ein starkes magnetisches Feld in einer Säule, bleiben die Zell-Nanopartikel-Komplexe in der Säu- Ie, während die freien Zellen augenblicklich hindurch fließen (negative Selektion) . Wird die Säule von dem magnetischen Feld fortgenommen, können die Zell-Nanopartikel-Komplexe zurückgewonnen werden (positive Selektion) . Zellen die an Kü- gelchen haften sind lebensfähig und der Kügelchen-Antikörper- Komplex kann von der Zelloberfläche entfernt werden. MACS ist vollständig FACS-kompatibel . Nach der magnetischen SeparationModern cell separation systems use MACS (Magnetic Acti- vated Cell Sorting). Here, paramagnetic nanoparticles coated with monoclonal antibodies are mixed with a cell suspension. The antibodies bind to the specific antigen on the cell surface. As the cell suspension traverses a strong magnetic field in a column, the cell-nanoparticle complexes remain in the column, while the free cells pass instantaneously (negative selection). If the column is removed from the magnetic field, the cell-nanoparticle complexes can be recovered (positive selection). Cells adhered to beads are viable and the bead-antibody complex can be removed from the cell surface. MACS is fully FACS compliant. After the magnetic separation
[ 100 - fache Anreicherung von bi s zu 10 9 Zel len in 15 min 2 kann gleich die durchflusszytometrische Analyse mit Fluoreszenzmarkierung erfolgen. Der Nachteil dieses Prozesses liegt in der Notwendigkeit einer doppelten Markierung (magnetisch und Fluoreszenz), um eine kostengünstige Analyse/verfeinerte Separation der Zellen durchzuführen.[100-fold enrichment of biopsy to 10 9 cells in 15 min 2 can be carried out in the same way as the flow cytometric analysis with fluorescence labeling. The disadvantage of this process is the need for a double label (magnetic and fluorescence) to perform a cost-effective analysis / refinement of the cells.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, eine kostengünstige und genaue Vorrichtung und ein Verfahren zur Detek- tion magnetisch gekennzeichneter Partikel, insbesondere von Zellen, zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art, to provide a cost-effective and accurate apparatus and a method for detecting magnetically labeled particles, in particular of cells.
Lösung der Aufgabe und Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur dynamischen Detektion und Selektion magne- tisch gekennzeichneter Partikel, einen Mikrofluidikkanal und eine um diesen angeordnete Wheatstone' sehe Brückenschaltung mit zumindest einem magnetoresistiven Element umfassend, wobei der Mikrofluidikkanal in der Brückenschaltung so angeord- net ist, dass die durch den Mikrofluidikkanal fließenden magnetisch gekennzeichneten Partikel den Abgleich der Brückenschaltung messbar beeinflussen.A solution to the problem and object of the invention is therefore a device for dynamic detection and selection magnetic characterized in that the microfluidic channel in the bridge circuit is arranged so that the magnetically marked particles flowing through the microfluidic channel measurably affect the balance of the bridge circuit.
Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur dyna- mischen Detektion und Selektion magnetisch gekennzeichneter Partikel wobei durch einen Mikrofluidikkanal magnetisch gekennzeichnete Partikel fließen, die durch das von ihnen erzeugte magnetische Streufeld zumindest einen magnetoresistiven Widerstand der um den Mikrofluidikkanal angeordneten Wheatstone' sehen Brückenschaltung derart beeinflussen, dass eine messbare Auslenkung der Brücke resultiert.The invention further relates to a method for the dynamic detection and selection of magnetically marked particles, particles which are magnetically characterized by a microfluidic channel and influence at least one magnetoresistive resistance of the Wheatstone bridge circuit arranged around the microfluidic channel by the magnetic stray field generated by them. that a measurable deflection of the bridge results.
Vorteilhafterweise werden zumindest zwei Arten magnetisch gekennzeichneter Partikel eingesetzt, zum einen permanent mag- netisierte Partikel, deren Dipolmoment auch nach Wegfall eines zur Magnetisierung nötigen äußeren Magnetfeldes bestehen bleibt und zum anderen temporär magnetisch gekennzeichnete Partikel, beispielsweise so genannte superparamagnetische Partikel, insbesondere auch Nanopartikel . Durch ein der Vor- richtung vor geschaltetes äußeres Magnetfeld werden dieseAdvantageously, at least two types of magnetically marked particles are used, on the one hand permanently magnetized particles whose dipole moment remains even after elimination of an external magnetic field necessary for magnetization and on the other hand temporarily magnetically marked particles, for example so-called superparamagnetic particles, in particular also nanoparticles. These are replaced by an external magnetic field which is switched in front of the device
Partikel temporär magnetisiert und die Magnetisierung klingt in Abhängigkeit des superparamagnetischen Partikel mit einer charakteristischen Abklingzeit ab. Der Unterschied in der Abklingzeit ermöglicht die hier beschriebene dynamische Detek- tion und Selektion vorzunehmen.Particle magnetizes temporarily and the magnetization sounds depending on the superparamagnetic particles with a characteristic decay time. The difference in the cooldown makes it possible to perform the dynamic detection and selection described here.
Letztgenannte magnetmarkierte Partikel werden besonders bevorzugt bei der hier beschriebenen dynamischen Detektion und Selektion eingesetzt.The latter magnetically marked particles are particularly preferably used in the dynamic detection and selection described here.
Ferromagentische Partikel sind demgegenüber nicht bevorzugt, es besteht die Gefahr, dass sie klumpen und in diesem Ansatz den Sensor stören bzw. den Mikrofluidikkanal blockieren. Streufeld heißt, dass das durch die magnetisch gekennzeichneten Partikel erzeugte Feld durch ein externes Feld induziert worden ist.In contrast, ferromagnetic particles are not preferred, there is a risk that they lump and interfere with the sensor in this approach or block the microfluidic channel. Stray field means that the field generated by the magnetically tagged particles has been induced by an external field.
Superparamagnetische Partikel werden dadurch erzeugt, dass sie im externen Feld magnetisch polarisiert werden. Wenn das externe Feld weg ist bleibt mit einer gewissen Abklingzeit kein Dipol übrig.Superparamagnetic particles are generated by being magnetically polarized in the external field. When the external field is gone, no dipole remains with a certain cooldown.
Die dynamische Messung erfolgt mittels eines Mikrofluidikka- nals. Der Mikrofluidikkanal ist an die Größe der untersuchten Partikel, insbesondere der Zellen, angepasst, um eine Einzel- detektion mit hoher Wiederfindungsrate zu ermöglichen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrofluidikkanal mit mikromechanischen Mitteln abgeformt, beispielsweise durch Ätzen einer Silizium Scheibe. Die Anpassung des Mikro- fluidikkanals erfolgt bevorzugt so, dass jedes Partikel oder jede Zelle einzeln durch den Mikrofluidikkanal fließt, also nicht mehrere Partikel nebeneinander Platz in dem Kanal haben. Beispielsweise kann der Mikrofluidikkanal auch über eine Abformtechnik hergestellt werden, so dass er beispielsweise durch Gießen eines Silikons über einen Siliziumstempel hergestellt wird. Bevorzugt ist der Mikrofluidikkanal aus transpa- rentem Material.The dynamic measurement is carried out by means of a microfluidic channel. The microfluidic channel is adapted to the size of the particles studied, in particular the cells, in order to enable a single detection with a high recovery rate. According to a preferred embodiment, the microfluidic channel is molded with micromechanical means, for example by etching a silicon wafer. The adaptation of the microfluidic channel preferably takes place in such a way that each particle or each cell flows individually through the microfluidic channel, ie not several particles have space in the channel next to one another. For example, the microfluidic channel can also be produced by means of a molding technique, so that it is produced, for example, by casting a silicone over a silicon stamp. The microfluidic channel is preferably made of transparent material.
Zusätzlich zu der dynamischen Detektion und Selektion kann auch eine weitere optische, elektrische, magnetische und/oder andere Detektionsmethode eingesetzt werden um das im Mikroka- nal befindliche Fluid zu analysieren.In addition to the dynamic detection and selection, a further optical, electrical, magnetic and / or other detection method can be used to analyze the fluid in the microchannel.
Die Detektionsmöglichkeiten :The detection options:
a) Optisch: Durch Mikroskopie, Absorptions- oder Fluoreszenzmessung werden alle Zellen in einem Mikrofluidikkanal detektiert und der Anteil markierter Zellen durch Vergleichsmessung mit einem magnetoresistiven Bauelement berechnet. b) Elektrisch:a) Optical: By microscopy, absorption or fluorescence measurement all cells are detected in a microfluidic channel and calculated the proportion of labeled cells by comparison measurement with a magnetoresistive device. b) Electric:
Durch Impedanzspektroskopie, kapazitive, resistive oder dielektrophoretische Messmethoden wird analog zur opti- sehen Bestimmung das Durchströmen einzelner Zellen imBy impedance spectroscopy, capacitive, resistive or dielectrophoretic measuring methods, the flow through individual cells in the
Mikrofluidikkanal gezählt und wiederum der Anteil magne¬ tisch markierter Zellen durch Differenzmessung mit registrierten Zahl an markierten Zellen durch Messung mit einem magnetoresistivem Detektor berechnet.Counted microfluidic channel and in turn the proportion of magne ¬ table marked cells calculated by differential measurement with registered number of labeled cells by measurement with a magnetoresistive detector.
c) Magnetisch (1 Typ von magnetischen Nanopartikel) :c) Magnetic (1 type of magnetic nanoparticles):
Jede Zelle, die durch den - auf die Zelldimension ange- passten - Mikrofluidikkanal strömt, wird im Bereich des magnetoresistivem Sensors aufgrund des Zellvolumens die wässrige Lösung verdrängt und damit weniger ungebundene magnetische Nanopartikel vorhanden sein. Diese temporäre Verarmung an Nanopartikel führt zu einem verringerten Messsignal und erlaubt die Detektion unmarkierter Zel¬ len. Im Falle einer markierten Zelle wird ein großes Messsignal detektiert werden, da die magnetischen Nano¬ partikel an der Zelloberfläche oder im Zellinneren ange¬ reichert sind.Each cell, which flows through the microfluidic channel, which is adapted to the cell dimension, displaces the aqueous solution in the area of the magnetoresistive sensor due to the cell volume and thus less unbound magnetic nanoparticles are present. This temporary depletion of nanoparticles results in reduced measurement signal and allows the detection of unlabeled Zel ¬ len. In the case of a selected cell, a large measurement signal will be detected because the magnetic nano particles are attached ¬ ¬ accumulates at the cell surface or inside the cell.
d) Magnetorelaxometrie : Das Abklingverhalten des Magnetischen Moments von Nanopartikeln wird bestimmt durch die Größe des Partikels selbst und durch die Bindung an andere Teilchen oder Substrate. Durch Bestimmung der unterschiedlichen Relaxationszeiten durch zeitlich aufgelöste Messungen mit dem magnetoresistivem Sensor können wertvolle zusätzliche Informationen gewonnen werden. Z.B. können gebundene von ungebundenen Zellen unterschieden werden. Es ist denkbar, verschiedene Zelltypen oder Zellen mit unterschiedlichen Antigenbindungen auszurüsten und jeweils Nanopartikel mit unterschiedlicher Größen¬ sortierung anzubinden. Auch verschieden große Zellen als Liganden an der gleichen Sorte von magnetischen Nanopartikel lassen sich so unterschieden. Die vorgeschlagene Lösung basiert auf dem Einsatz von magne- toresistiven Bauelementen, die in Mikrofluidikkanälen integriert werden. Die Zelldetektion erfolgt - anders als bei allen immunomagnetischen Ansätzen bisher - dynamisch während des Flusses von Zellen durch einen Mikrofluidikkanal . Der schematische Aufbau ist in den Figuren gezeigt. Eine Wheatstone' sehe Brückenanordnung von in der Regel 4 magneto- resistiven Widerständen wird so angeordnet, dass zwei Widerstände unterhalb eines Mikrofluidikkanals geführt werden und zwei Widerstände außerhalb des Mikrofluidikbereichs verbleiben, um eine maximale Verstimmung der Brücke durch magnetmarkierte Zellen zu erreichen. Die Anordnung der 4 Elemente ist jedoch veränderbar und je nach Anordnung kann die Signalempfindlichkeit oder die Ortsauflösung der Vorrichtung und des Verfahrens optimiert werden.d) Magnetorelaxometry: The decay behavior of the magnetic moment of nanoparticles is determined by the size of the particle itself and by its binding to other particles or substrates. By determining the different relaxation times by time-resolved measurements with the magnetoresistive sensor valuable additional information can be obtained. For example, bound from unbound cells can be distinguished. It is conceivable to equip different cell types or cells with different antigen and bonds to connect each of nanoparticles having different sizes ¬ sorting. It is also possible to differentiate cells of different size as ligands on the same type of magnetic nanoparticles. The proposed solution is based on the use of magnetoresistive devices integrated into microfluidic channels. The cell detection is - unlike in all immunomagnetic approaches so far - dynamically during the flow of cells through a microfluidic channel. The schematic structure is shown in the figures. A Wheatstone bridge arrangement of typically four magneto-resistive resistors is arranged so that two resistors are routed beneath a microfluidic channel and two resistors remain outside the microfluidic region to maximize detuning of the bridge by magnetically-labeled cells. However, the arrangement of the 4 elements is variable and depending on the arrangement, the signal sensitivity or the spatial resolution of the device and the method can be optimized.
Zudem ist es nicht zwingend, dass 4 magnetoresistive Elemente in der Brückenschaltung realisiert werden. Ebenso gut können auch 2 magnetoresistive Elemente mit zwei herkömmlichen Wi- derständen in der Brücke kombiniert vorliegen. Oder eine beliebige andere Kombination, solange zumindest ein magnetore- sistives Element in der Brückenschaltung vorhanden ist.In addition, it is not mandatory that 4 magnetoresistive elements be realized in the bridge circuit. Likewise, two magnetoresistive elements can be combined with two conventional resistances in the bridge. Or any other combination, as long as at least one magnetoresistive element is present in the bridge circuit.
Die magnetoresistiven Elemente können sowohl herkömmliche magnetoresistive Elemente sein, wie sie beispielsweise in der DE 102 02 287 beschrieben werden, es kann sich aber auch um organische magnetoresistive Elemente handeln, wie beispielsweise aus der DE 10 2006 019 482 bekannt.The magnetoresistive elements can both be conventional magnetoresistive elements, as described for example in DE 102 02 287, but they can also be organic magnetoresistive elements, as known, for example, from DE 10 2006 019 482.
Mittels magnetoresistiver Messungen ist eine Analyse und Separation von Partikel, beispielsweise heterogener Zellpopulationen auf der Basis zellulärer Merkmale zugänglich. Für die Auftrennung dieser heterogenen Zellpopulationen werden immu- nomagnetische Marker (Nanopartikel gebunden an einen Rezeptor oder Ligand) herangezogen. Die markierten Zellen werden in einem externen Magnetfeld magnetisiert und erzeugen dadurch ein zusätzliches magnetisches Streufeld, welches durch ein magnetoresistives Bauteil detektiert werden kann. Durch den Einsatz von Magnetorelaxometrie (zeitl. Abklingverhalten des Streufeldes) lassen sich ungebundene und unterschiedliche gebundene magnetischen Nanopartikeln voneinander unterscheiden. Weitere Fluoreszenzmarkierungen oder ähnliches sind für die Auftrennung bzw. Analyse der Zellpopulation nicht notwendig.Magnetoresistive measurements make it possible to analyze and separate particles, for example heterogeneous cell populations based on cellular characteristics. For the separation of these heterogeneous cell populations, immunomagnetic markers (nanoparticles bound to a receptor or ligand) are used. The labeled cells are magnetized in an external magnetic field and thereby generate an additional stray magnetic field, which can be detected by a magnetoresistive device. By the Using magnetorelaxometry (temporal decay behavior of the stray field) unbound and different bound magnetic nanoparticles can be distinguished from each other. Further fluorescent labels or the like are not necessary for the separation or analysis of the cell population.
Die markierten Zellen werden durch ein magnetoresistives Bauelement detektiert, wohingegen die unmarkierten Zellen optisch, elektrisch oder magnetoresistiv erfasst werden können.The labeled cells are detected by a magnetoresistive device, whereas the unlabelled cells can be detected optically, electrically or magnetoresistively.
Die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung haben das Potential bei der konventionellen FACS Analyse die Fluoreszenzmessung zu ersetzen. Bei dieser eingangs erwähnten Art der Zelldetektion mit Fluoreszenzwerden die Zellen in eine kleine Kapillare eingeleitet. Die Fluoreszenzdetektion erfolgt diskret an einzelnen Zellen. Die einzelnen Zellen werden in kleinen Tröpfchen zerstäubt und abhängig von einer Fluoreszenzdetektion elektrisch geladen. Die geladenen Tröpfchen werden in einem Kollektor abgelenkt und in einem Gefäß gesamme11The device and the method according to the invention have the potential to replace the fluorescence measurement in conventional FACS analysis. In this type of cell detection with fluorescence mentioned above, the cells are introduced into a small capillary. Fluorescence detection is discrete on individual cells. The individual cells are atomized in small droplets and electrically charged depending on a fluorescence detection. The charged droplets are deflected in a collector and collected in a vessel11
Der GMR Sensor wird hierbei vor dem Zerstäuber eingesetzt. Messungen bis in den MHz Bereich können mit diesem Aufbau erfolgen. Der Vorteil dieses Aufbaus liegt in der massiven Mi- niaturisierbarkeit und Parallelisierungsmöglichkeit . Neben der Separation mit Hilfe eines Zerstäubers kann zudem eine Analyse der Zellpopulation durchgeführt werden.The GMR sensor is used in front of the atomizer. Measurements up to the MHz range can be made with this setup. The advantage of this structure lies in the massive miniaturization and parallelization option. In addition to the separation with the aid of a nebulizer, an analysis of the cell population can also be carried out.
In bisher bekannten Anwendungen der GMR-Sensorik in Biologie und Medizin (DNA-Sensor) wird immobilisiertes, magnetisch markiertes Material detektiert. Man verwendet dabei ein statisches Ausleseverfahren. Für die in dieser Erfindung offenbarte dynamische Messung von Einzelanalyten ist eine hochfrequente Abfrage des Sensorstatus vorteilhaft. Dies wird z. B. bewerkstelligt durch eine Feldabtastung des Sensors im relevanten Bereich der Charakteristik bei Frequenzen typischer Weise wesentlich größer 1 kHz. Eine Abweichung in der Sensoramplitude oder ein Sprung in der Sensorempfindlichkeit (dif- ferenziertes Signal) sind z. B. Kennzeichen für eine Ereignis-Detektion.In previously known applications of GMR sensor technology in biology and medicine (DNA sensor) immobilized, magnetically marked material is detected. It uses a static readout. For the dynamic measurement of single analytes disclosed in this invention, a high frequency interrogation of the sensor status is advantageous. This is z. B. accomplished by a field scan of the sensor in the relevant range of the characteristic at frequencies typically much greater than 1 kHz. A deviation in the sensor amplitude or a jump in the sensor sensitivity (dif- referenced signal) are z. B. Indicator for event detection.
Dieses Ausleseverfahren ermöglicht darüber hinaus den Einsatz von elektronischer Lock-in-Filterung für die Aufbereitung des Nutzsignals. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Ereignis- Nachweises deutlich erhöht werden.This readout method also allows the use of electronic lock-in filtering for the processing of the useful signal. As a result, the sensitivity of the event detection can be significantly increased.
Der magnetoresistive Sensor wird vorteilhafter Weise durch die Anordnung von zumindest einem magnetoresistiven Element in der Form einer Wheatstone' sehen Messbrücke realisiert. Zum dynamischen Nachweis von magnetischen Partikeln sind die Elemente der Brücke in einem geometrischen Abstand von mindestens der Partikelgröße. Die Brücke hat dann eine effektive Ausdehnung von vier Partikeldurchmessern. Die Detektion von eng aufeinanderfolgenden Partikeln wird dadurch zum Problem. Unter der Voraussetzung, dass der Fluidikkanal mikrotechnologisch präzise hergestellt und auf einem Trägerchip mit hoher Genauigkeit zu positioniert werden kann, lässt sich die Geo- metrie der Brückenschaltung so modifizieren, dass jeweils zwei Diagonalelemente der Wheatstone-Geometrie innerhalb und die beiden anderen Diagonalelemente außerhalb der Mikroflui- dikzelle zu liegen kommen. Dadurch wird die Ortauflösung für die Partikeldetektion verdoppelt.The magnetoresistive sensor is advantageously realized by the arrangement of at least one magnetoresistive element in the form of a Wheatstone measuring bridge. For the dynamic detection of magnetic particles, the elements of the bridge are at a geometric distance of at least the particle size. The bridge then has an effective extension of four particle diameters. Detecting closely spaced particles becomes a problem. Assuming that the fluidic channel can be precisely manufactured and positioned on a carrier chip with high accuracy, the geometry of the bridge circuit can be modified so that in each case two diagonal elements of the Wheatstone geometry are inside and the other two diagonal elements outside the microfluid - Dikzelle come to rest. This doubles the location resolution for particle detection.
In einem anderen Ausführungsbeispiel werden drei Brückenelemente außerhalb des Detektionsbereiches platziert. Dadurch halbiert sich zwar die Signalempfindlichkeit des Sensors. Die Ortauflösung dagegen vervierfacht sich.In another embodiment, three bridge elements are placed outside the detection area. This halves the signal sensitivity of the sensor. In contrast, the location resolution quadruples.
Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand von Figuren näher erläutert :In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures:
Figur 1 zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform der Er- findung,FIG. 1 shows the circuit diagram of an embodiment of the invention,
Figur 2 zeigt die magnetische Relaxation von magnetischen Nanopartikeln Figuren 3 und 4 zeigen ein Beispiel für eine hochfrequenteFIG. 2 shows the magnetic relaxation of magnetic nanoparticles Figures 3 and 4 show an example of a high-frequency
Abfrage des Sensorstatus der Messung, Figur 5 ein Diagramm der Sensorempfindlichkeit oder Sensi- tivität .Query of the sensor status of the measurement, Figure 5 a diagram of the sensor sensitivity or sensitivity.
In Figur 1 erkennt man einen beispielhaften Aufbau für eine geometrische Anordnung der Brücke, bei der 2 Brückenelemente also beispielsweise zwei magnetoresistive Widerstände Rl und R3 außerhalb des Mikrofluidikkanals 1 und 2 Brückenelemente, wiederum entweder elektrische oder magnetoresistive Widerstände R2 und R4 unterhalb des Mikrofluidikkanals also innerhalb des so genannten Detektionsbereiches des Mikrofluidikkanals angeordnet sind. Zumindest ein Widerstand ist ein magne- toresistiver Widerstand. Im Fluidikkanal 1 sind einzelne ZeI- len 2 zu erkennen. Die Pfeile indizieren die Richtung, in die das Fluid fließt.1 shows an exemplary structure for a geometric arrangement of the bridge, in which two bridge elements, for example, two magnetoresistive resistors Rl and R3 outside the microfluidic channel 1 and 2 bridge elements, in turn either electrical or magnetoresistive resistors R2 and R4 below the microfluidic channel within the so-called detection area of the microfluidic channel are arranged. At least one resistor is a magnetoresistive resistor. In the fluidic channel 1, individual cells 2 can be seen. The arrows indicate the direction in which the fluid flows.
Figur 2 zeigt eine abgewandelte Anordnung der Wheatstone- brücke. Zu erkennen ist wieder der Fluidikkanal 1 und wieder 4 Widerstände, Rl bis R4, die in einer Wheatstone' sehen Brückenschaltung angeordnet sind.FIG. 2 shows a modified arrangement of the Wheatstone bridge. To recognize is again the fluidic channel 1 and again 4 resistors, Rl to R4, which are arranged in a Wheatstone bridge circuit see.
In Figur 3 ist beispielhaft gezeigt, wie die magnetische Relaxation von magnetischen Nanopartikeln gemessen wird. Diese Figur zeigt einen Ausschnitt aus der Veröffentlichung von F. Ludwig, E. Heim, S. Mauselein, D. Eberbeck and M. Schilling: "Magnetorelaxometry of magnetic nanoparticles with flux- gate magnetometers for the analysis of biological targets" J Magnet Magn . Mat . 2005; 293 (1) : 690-695FIG. 3 shows by way of example how the magnetic relaxation of magnetic nanoparticles is measured. This figure shows a section from the publication by F. Ludwig, E. Heim, S. Mauselein, D. Eberbeck and M. Schilling: "Magnetorelaxometry of magnetic nanoparticles with fluxgate magnetometers for the analysis of biological targets" J Magnet Magn. Mat. 2005; 293 (1): 690-695
In Figur 4 zeigt ein Diagramm der Signalamplitude undFIG. 4 shows a diagram of the signal amplitude and
Figur 5 ein Diagramm der Sensorempfindlichkeit oder Sensiti- vität .FIG. 5 shows a diagram of the sensor sensitivity or sensitivity.
Fluorophore werden können bei Langzeituntersuchungen verstoffwechselt werden oder bleichen aus. Magnetische Nano- partikel sind bio/chemisch resistent und optisch indifferent. Damit kann zum Beispiel in einem miniaturisierten System kontinuierlich die Reaktionskinetik verfolgt werden.Fluorophores can be metabolized or bleached during long-term studies. Magnetic nanoparticles are bio / chemically resistant and optically indifferent. Thus, for example, the reaction kinetics can be continuously monitored in a miniaturized system.
Die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung eignen sich unter anderem für Langzeitstudien. Die chemisch stabilen Nanopartikel können über lange Zeiträume einem Zellexperiment zu gesetzt werden.The device and the method according to the invention are suitable, inter alia, for long-term studies. The chemically stable nanoparticles can be put to a cell experiment over long periods of time.
Beispielsweise kann damit die Exprimierung von Oberflächen- proteinen kontinuierlich studiert werden. Weiter Anwendungen können sein Zeiladhäsionstests, Toxizitätstests und mehr.For example, the expression of surface proteins can thus be studied continuously. Further applications can be cell adhesion tests, toxicity tests and more.
Mit der Erfindung wird erstmals ein dynamisches und gut miniaturisierbares Verfahren zur Detektion und Selektion magneti- sierter Partikel, insbesondere Zellen gezeigt. The invention for the first time shows a dynamic and easily miniaturizable method for detecting and selecting magnetized particles, in particular cells.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur dynamischen Detektion und Selektion magnetisch gekennzeichneter Partikel, einen Mikrofluidikkanal und eine um diesen angeordnete Wheatstone' sehe Brückenschaltung mit zumindest einem magnetoresistiven Element umfassend, wobei der Mikrofluidikkanal in der Brückenschaltung so angeordnet ist, dass die durch den Mikrofluidikkanal fließenden magnetisch gekennzeichneten Partikel den Abgleich der Brü- ckenschaltung messbar beeinflussen.1. A device for the dynamic detection and selection of magnetically marked particles comprising a microfluidic channel and a Wheatstone bridge circuit comprising at least one magnetoresistive element, wherein the microfluidic channel is arranged in the bridge circuit so that the magnetically marked particles flowing through the microfluidic channel Measurably influence the adjustment of the bridge circuit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die magnetisch gekennzeichneten Partikel superparamagnetische Partikel sind.2. Device according to claim 1, wherein the magnetically marked particles are superparamagnetic particles.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Mikrofluidikkanal an die Größe der Partikel so angepasst ist, dass die Partikel den Kanal einzeln passieren.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the microfluidic channel is adapted to the size of the particles so that the particles pass through the channel individually.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei 3 Brückenelemente außerhalb des Mikrofluidikkanals und ein4. Device according to one of the preceding claims, wherein 3 bridge elements outside of the microfluidic channel and a
Brückenelement innerhalb des Detektionsbereiches des Mikrofluidikkanals angeordnet sind.Bridge element are arranged within the detection range of the microfluidic channel.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei Brückenelemente innerhalb und zwei Brückenelemente außerhalb der Detektionsbereiches des Mikrofluidikkanals angeordnet sind.5. Device according to one of the preceding claims, wherein two bridge elements are arranged within and two bridge elements outside the detection range of the microfluidic channel.
6. Verfahren zur dynamischen Detektion und Selektion magnetisch gekennzeichneter Partikel, wobei durch einen Mikroflui- dikkanal magnetisch gekennzeichnete Partikel fließen, die durch das von ihnen erzeugte magnetische Streufeld zumindest einen magnetoresistiven Widerstand der um den Mikrofluidikkanal angeordneten Wheatstone' sehen Brückenschaltung derart beeinflussen, dass eine messbare Auslenkung der Brücke resultiert. 6. A method for the dynamic detection and selection of magnetically marked particles, wherein by a microfluidic dikkanal magnetically marked particles flow, which influence by the magnetic stray field generated by them at least one magnetoresistive resistance of the arranged around the microfluidic channel Wheatstone bridge bridge such that a measurable Deflection of the bridge results.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem superparamagnetische Partikel detektiert und selektiert werden.The method of claim 6, wherein superparamagnetic particles are detected and selected.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, das mit einem weiteren Verfahren zur Detektion, wie einem optischen elektrischen oder magnetischen Verfahren zur Detektion und/oder Selektion gekoppelt ist.8. The method according to any one of claims 6 or 7, which is coupled with a further method for detection, such as an optical electric or magnetic method for detection and / or selection.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, das bei der konventionellen „Flourescence Activated Cell Sorting", FACS- Analyse eingesetzt wird.9. The method according to any one of claims 6 to 8, which is used in the conventional "Flourescence Activated Cell Sorting", FACS analysis.
10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Exprimierung von Oberflächenproteinen.10. Use of a device according to any one of claims 1 to 5 or the method according to any one of claims 6 to 9 for the continuous or discontinuous expression of surface proteins.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9 bei Zeiladhäsionstests und/oder Toxizitätstests . 11. Use of a device according to any one of claims 1 to 5 or the method according to any one of claims 6 to 9 in Zeiladhhessionstests and / or toxicity tests.
PCT/EP2008/066305 2007-11-30 2008-11-27 Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel WO2009068598A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08853611A EP2212673B1 (en) 2007-11-30 2008-11-27 Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel
US12/734,899 US8641974B2 (en) 2007-11-30 2008-11-27 Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007057667A DE102007057667A1 (en) 2007-11-30 2007-11-30 Device for detecting particles in a fluid
DE102007057667.8 2007-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009068598A1 true WO2009068598A1 (en) 2009-06-04

Family

ID=40429776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/066305 WO2009068598A1 (en) 2007-11-30 2008-11-27 Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8641974B2 (en)
EP (1) EP2212673B1 (en)
DE (1) DE102007057667A1 (en)
PT (1) PT2212673E (en)
WO (1) WO2009068598A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038984A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Flow chamber having a gmr sensor and a cell guiding device
WO2011038982A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Flow chamber having a cell guiding device
US20130004982A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for magnetic flow cytometry
WO2013023910A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Determining the dynamic state of analytes by means of magnetic flow measurement
WO2013071910A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Forschungszentrum Jülich GmbH Detector for magnetic particles in a liquid
WO2013189722A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for detecting cells in a cell suspension

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009012108B4 (en) * 2009-03-06 2015-07-16 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for enrichment and detection of cells in flowing media
DE102010040391B4 (en) * 2010-09-08 2015-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic flow cytometry for single cell detection
DE102010043276A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-03 Siemens Aktiengesellschaft Magnetic cell detection
DE102011080947B3 (en) * 2011-08-15 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Single analyte detection by means of magnetic flow measurement
US8445192B2 (en) * 2011-09-26 2013-05-21 Carnegie Mellon University Device and method for detection and identification of immunological proteins, pathogenic and microbial agents and cells
JP6396911B2 (en) 2012-10-15 2018-09-26 ナノセレクト バイオメディカル， インコーポレイテッド System, apparatus and method for sorting particles
DE102014205949A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Flow chamber for a flow cytometer and flow cytometer
DE102015225849A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Method for detecting particles in a sample, detection device and microfluidic system for assaying a sample
US11547998B2 (en) 2018-02-12 2023-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Devices to measure flow rates with movable elements
WO2019156687A1 (en) * 2018-02-12 2019-08-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic flow sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027592A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Nve Corporation Magnetizable bead detector
WO2007092909A2 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Expressive Constructs, Inc. Molecular interaction sensors

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6592820B1 (en) * 1998-11-05 2003-07-15 Bio-Spectrum Technologies, Inc. System and method for biochemical assay
US6875621B2 (en) * 1999-10-13 2005-04-05 Nve Corporation Magnetizable bead detector
KR20040075011A (en) * 2001-12-21 2004-08-26 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Magnetoresistive sensing device, system and method for determining a density of magnetic particles in fluid
DE10202287C1 (en) 2002-01-22 2003-08-07 Siemens Ag Monolithic bridge circuit manufacturing method, by heating of anti-ferromagnetic layers to above blocking temperature and cooled so that it follows magnetization of adjacent magnetic reference layers
US7391091B2 (en) 2004-09-29 2008-06-24 Nve Corporation Magnetic particle flow detector
JP4697004B2 (en) * 2006-03-29 2011-06-08 株式会社日立製作所 Mechanical quantity measuring device
DE102006019482A1 (en) 2006-04-26 2007-10-31 Siemens Ag Optical mark recognition hall-sensor arrangement for e.g. position measurement, has layers placed on substrate, where arrangement is designed such that field-producing device causes magneto-resistive change in layer component

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027592A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Nve Corporation Magnetizable bead detector
WO2007092909A2 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Expressive Constructs, Inc. Molecular interaction sensors

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANG Z ET AL: "An integrated microfluidic cell for detection, manipulation, and sorting of single micron-sized magnetic beads", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, vol. 99, no. 8, 26 April 2006 (2006-04-26), pages 8S105-1 - 08S105-3, XP012084910, ISSN: 0021-8979 *
LUDWIG F ET AL: "Magnetorelaxometry of magnetic nanoparticles with fluxgate magnetometers for the analysis of biological targets", JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS, vol. 293, 3 May 2005 (2005-05-03), pages 690 - 695, XP002520483, ISSN: 0304-8853, Retrieved from the Internet <URL:http://www.sciencedirect.com/> [retrieved on 20090319] *
MITRELIAS ET AL: "Biological cell detection using ferromagnetic microbeads", JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 310, no. 2, 16 March 2007 (2007-03-16), EVL, pages 2862 - 2864, XP022048775, ISSN: 0304-8853 *
RIFE J C ET AL: "Design and performance of GMR sensors for the detection of magnetic microbeads in biosensors", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 107, no. 3, 1 November 2003 (2003-11-01), pages 209 - 218, XP004469965, ISSN: 0924-4247 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038984A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Flow chamber having a gmr sensor and a cell guiding device
WO2011038982A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Flow chamber having a cell guiding device
US20130004982A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for magnetic flow cytometry
WO2013023910A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Determining the dynamic state of analytes by means of magnetic flow measurement
CN103718018A (en) * 2011-08-15 2014-04-09 西门子公司 Determining the dynamic state of analytes by means of magnetic flow measurement
WO2013071910A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Forschungszentrum Jülich GmbH Detector for magnetic particles in a liquid
WO2013189722A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for detecting cells in a cell suspension
CN104364647A (en) * 2012-06-22 2015-02-18 西门子公司 Method and arrangement for detecting cells in a cell suspension
CN104364647B (en) * 2012-06-22 2016-08-17 西门子公司 For the method and apparatus that the cell in cell suspending liquid is detected

Also Published As

Publication number Publication date
US20100273184A1 (en) 2010-10-28
DE102007057667A1 (en) 2009-09-03
EP2212673A1 (en) 2010-08-04
US8641974B2 (en) 2014-02-04
EP2212673B1 (en) 2012-06-13
PT2212673E (en) 2012-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2212673B1 (en) Device for magnetic detection of individual particles in a microfluid channel
EP2147314B1 (en) Optical measurement method for molecular detection using relaxation measurements at optically anisotropic nanoparticles
DE102009047801B4 (en) Flow chamber with cell guide
DE102009012108B4 (en) Apparatus and method for enrichment and detection of cells in flowing media
DE112011102234B4 (en) Detection of magnetic nanoparticles through a membrane
EP1544596B1 (en) Method and device for determining viscosity
DE102010040391B4 (en) Magnetic flow cytometry for single cell detection
DE10137665A1 (en) Apparatus for registering and classifying biological particles bonded to magnetic beads, comprises a sensor coil separate from the magnetic field generator, for reduced interference in the signals
EP2697639A1 (en) Magnetophoretic analyte selection and concentration
EP2641087B1 (en) Magnetic flow cytometry for high sample throughput
DE102017130033B4 (en) Detection device and method for detecting magnetic particles in lubricants
DE102006037739B4 (en) Device for carrying out an analysis method, in particular for the detection of biochemical molecules, and analysis methods that can be carried out with this device
EP2668500B1 (en) Miniaturized magnetic flow cytometry
DE102009055800B4 (en) System and method for detecting analyte molecules contained in liquid samples
DE102013219114A1 (en) Multiplexing method for magnetic flow cytometry
DE102011080947B3 (en) Single analyte detection by means of magnetic flow measurement
WO2013189722A1 (en) Method and arrangement for detecting cells in a cell suspension
DE102010043276A1 (en) Magnetic cell detection
WO2011104312A1 (en) Improvement of the detection limit of magnetically labelled samples
DE19706617C1 (en) Microscopic object counting method for medical and microbiological applications
WO2012052392A1 (en) Magnetic flow cytometry
WO2022250618A2 (en) Flow cytometry device
DE102020212466A1 (en) Device and method for rapid test
Sandin et al. Magnetophoresis and cytometry with magnetic microparticles
DE102006058374A1 (en) Analytical method and portable analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08853611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008853611

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12734899

Country of ref document: US